Energy Harvester Design for Intelligent Tyre Systems

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorXiong, Yi
dc.contributor.advisorTuononen, Ari
dc.contributor.authorJousimaa, Otso
dc.contributor.schoolSähkötekniikan korkeakoulufi
dc.contributor.supervisorVisala, Arto
dc.date.accessioned2016-04-20T10:36:13Z
dc.date.available2016-04-20T10:36:13Z
dc.date.issued2016-04-04
dc.description.abstractModern tyres can have sensor systems which require energy. Currently these systems are powered by batteries, which limit the power available and lifetime of the systems. This study presents an energy harvester system to power such sensor systems. Piezoelectric and electromagnetic harvester designs are presented and the piezoelectric harvester design was selected for use in the tyre. Electrical energy was harvested from tyre rotation and deformation, harvested power was rectified and stored into a supercapacitor at a voltage level usable by modern microcontrollers. Tens of milliwatts of electrical power was obtained from both harvesters in a vibration exciter test setup, and the piezoelectric harvester produced 13 microwatts of electrical power in a chassis dynamometer test rig. Further testing indicates 50 microwatts of power is obtainable at a higher speed of the tyre. The power obtained from harvester exceeds sleep mode power requirement of sensor system, and the sensor system could be theoretically operated intermittently with the power available from harvester. Continuous operation of a sensor system is not feasible with the presented harvester.en
dc.description.abstractModerneissa renkaissa voi olla anturijärjestelmiä jotka tarvitsevat energiaa. Nykyään nämä järjestelmät saavat tehonsa pattereista, mikä rajoittaa käytettävissä olevaa tehoa ja järjestelmän käyttöaikaa. Tässä työssä esitetään energianharvestointijärjestelmä rengasantureiden tarpeisiin. Työssä esitetään pietsosähköinen ja sähkömagneettinen harvesteri, joista pietsosähköinen harvesteri todettiin paremmin renkaaseen soveltuvaksi. Sähköistä energiaa kerättiin renkaan pyörimisliikkeestä ja muodonmuutoksista. Kerätty energia tasasuunnattiin ja varastoitiin superkapasitoriin modernille mikrokontrollerille soveltuvalla jännitetasolla. Molemmat harvesterit tuottivat kymmeniä milliwatteja tärinägeneraattorilla testattuna ja pietsosähköinen harvesteri tuotti 13 mikrowattia dynamometrialustalla. Myöhempi testaus ennustaa että pietsosähköinen generaattori voisi tuottaa 50 mikrowattia tehoa korkeammilla rengasnopeuksilla. Harvesterista saatu teho ylittää anturijärjestelmän lepovirran kulutuksen, ja anturijärjestelmää voisi teoriassa käyttää jaksottaisesti käytettävissä olevalla teholla. Anturijärjestelmän jatkuva käyttäminen ei ole mahdollista tässä työssä esitetyllä harvesterilla.fi
dc.format.extent7+61
dc.format.mimetypeapplication/pdfen
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/20159
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-201604201819
dc.language.isoenen
dc.locationP1fi
dc.programmeAUT - Automaatio- ja systeemitekniikka (TS2005)fi
dc.programme.majorAutomaatio- ja systeemitekniikkafi
dc.programme.mcodeAS-3001fi
dc.rights.accesslevelopenAccess
dc.subject.keywordenergy harvestingen
dc.subject.keywordtyre sensorsen
dc.subject.keywordactive safety systemsen
dc.subject.keywordlow-power electronicsen
dc.titleEnergy Harvester Design for Intelligent Tyre Systemsen
dc.titleEnergy Harvester Design for Intelligent Tyre Systemsfi
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöen
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotDiplomityöfi
dc.type.publicationmasterThesis
local.aalto.idinssi53453
local.aalto.openaccessyes

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
master_Jousimaa_Otso_2016.pdf
Size:
9.76 MB
Format:
Adobe Portable Document Format